Шарль Вюрц - создатель основ химии (стр. 4 из 9)
Таким образом, исходя из односторонних теорий типов и радикалов, Вюрц открыл новый, очень важный путь синтеза парафиновых углеводородов заданного молекулярного состава. В истории науки имеется немало случаев, когда неправильная теоретическая концепция содействовала большим научным открытиям. Отметим, что "смешанные радикалы" Вюрц получил и другим способом — электролизом смеси калийных солей органических кислот (этот метод был предложен Кольбе).
В статье о смешанных радикалах Вюрц справедливо замечает, что открытые им факты являются подтверждением идей Ампера и Дюма об удвоенном составе частиц свободного водорода и "этила" (бутана) и изображать их надо как Н2 и (С2Н5)2. Полная ясность во все эти вопросы была внесена после 1860 г.- по окончании I Международного химического конгресса в Карлсруэ, и в еще большей степени когда была создана теория химического строения и вышли многочисленные труды К. Шорлеммера
В 1856 г. Вюрц внес еще один крупный вклад в теорию и методику органической химии. Он осуществил предвиденный им же синтез двухатомного спирта гликоля.
Одноатомный спирт (алкоголь) известен издревле. Глицерин был открыт Шееле еще в 1783 г. Представление о многоатомных спиртах ввел в химию Бертло, считавший глицерин трехатомным. Однако он стоял на ошибочных теоретических позициях и к тому же пользовался эквивалентными обозначениями и сравнивал эфиры глицерина с солями угольной, пирофосфорной и метафосфорной кислот. Больше того, Бертло считал воду входящей в частицу глицерина и изображал состав последнего формулой С6Н5О3 • ЗНО = СбН8О6, где О = 8. Это первое представление Бертло было исправлено Вюрцем[13]. Впрочем, нельзя не отметить, что неточные теоретические предпосылки не помешали Бертло в 1854 г. осуществить путем взаимодействия глицерина с органическими кислотами знаменитый синтез триглицеридов, т. е. жиров. Анализируя открытия Бертло и исследования Уильямсом нитроглицерина, Вюрц пришел к заключению, что нитроглицерин, триацетин, тристеарин и другие триглицериды обладают сходным строением, поскольку они представляют собой глицерин, в котором три атома водорода водных остатков замещены тремя кислотными радикалами.
В рамках теории типов Вюрц относит глицерин к тройному типу воды. Он сопоставляет воду, алкоголь и глицерин следующим образом:
Из этих формул становится ясным, почему обычный спирт, соединяясь с кислотами (одноосновными) может давать только один эфир, в то время, как глицерин образует три эфира. Кроме того, Вюрц обратил внимание на то, что радикал С3Н7 в пропиловом спирте имеет одну емкость химического насыщения; при потере же еще двух атомов водорода он превращается в радикал глицерина С3Н5 с тремя емкостями насыщения. Вюрц делает отсюда прямой вывод: раз имеется два класса спиртов, то совершенно естественно допустить существование спиртов промежуточного класса. Правда, и до Вюрца в трудах некоторых химиков (например, Буффа, Зонненшейна) проглядывала мысль о возможности существования двухатомных спиртов, но эта идея никем не была обоснована так последовательно, как Вюрцем. Он же затем экспериментально подтвердил эту идею. В 1856 г. Вюрц синтезировал простейший двухатомный спирт и назвал его гликолем. Этим названием он хотел подчеркнуть связь нового вещества с глицерином и алкоголем (подробности этого синтеза и использования его в промышленности рассмотрены в следующей главе).
Исследование гликоля показало, что по своим химическим свойствам он очень похож на обычный спирт и отличается от последнего главным образом тем, что в нем могут замещаться другими радикалами уже не один, а два атома водорода. Вслед за этилен гликолем Вюрц сразу же получил двухатомные спирты с тремя, четырьмя и пятью атомами углерода в частице. Это были пропилен-гликоль, бутиленгликоль и амиленгликоль.
Научный мир с большим удовлетворением воспринял открытие Вюрцем гликолей. Сам автор старался как можно правильнее истолковывать свои достижения, тем самым способствуя укреплению теории типов и теории сложных радикалов. И все же эти новые факты наиболее простое и логическое объяснение получили через несколько лет в предельно стройной теории химического строения, к "крепителям" которой можно отнести и Вюрца. В работах по получению и исследованию многоатомных спиртов Вюрц вплотную подошел к идее четырехатомности углерода. Но первыми ее сформулировали в 1857 г. независимо друг от друга два немецких химика — Г. Кольбе от А. Кекуле.
Свои симпатии к теории типов Вюрц продолжал сохранять и тогда, когда теория химического строения не только была высказана Бутлеровым (1861), но и подкреплена многочисленными новыми исследованиями. В то время Вюрц, например, писал: "теория типов хорошо объясняет множество реакции. которые она рассматривает как двойные разложении, и очень удобна для изложения и классификации" [14]. Даже еще в 1864 г. он с похвалой отзывался о том, что Кекуле придерживается типических формул. По мнению Вюрца, они были значительно удобнее эмпирических брутто-формул (валовые формулы), которыми широко пользовались вначале сторонники унитарной системы. Приверженцы теории типов, в том числе и Вюрц, часто рассматривали эту теорию как неотъемлемую часть унитарной системы. Несостоятельность такого смешения убедительно показал Бутлеров в своем "Введении к полному изучению органической химии". "Необходимо заметить, однако же, — писал он, — что понятие о типах, как ни тесно слилось оно с унитарной системой, не представляет ее неотъемлемой, существенной принадлежности и не обладает тем значением для нее, какое имеет понятие о химической частице" [15].
Но с годами, особенно под влиянием статей и писем Бутлерова, Вюрц, хотя и не в полной мере, но начинает уже понимать преимущества структурных формул. Отношение французского химика к различным противоборствующим теориям того времени становится очевидным из его письма Бутлерову от 19 февраля 1864 г., где, в частности, Вюрц пишет: "Ваша статья "Об объяснении некоторых случаев изомерии" напечатана и появится в февральской тетради Bulletin за 1864 г. Я прочитал ее с большим интересом. Я нахожу там некоторые взгляды, которые я сам разделяю, и между прочим то, что в основе типов Жерара лежит идея атомности элементов, что эта идея доминирует в типах и придает им истинный смысл. Затем, вместе с Вами я нахожу, что при попытке выразить с помощью развернутых типических формул все реакции сколько-нибудь сложных тел, эти формулы становятся такими сложными, что лучше обходиться без них. И тем не менее я жалел бы, если бы отказались от типического обозначен их ранее, чем смогли бы заменить его другим, представляющим большие? преимущества. Разве Вас не поражает простота типических толкований? Рожденные как результат внимательного изучения реакций, они дают представление о них гораздо лучше, чем валовые формулы, и, в большинстве случаев, по крайней мере, лучше, чем более сложные формулы, выражающие строение молекулы. Я вполне допускаю пользу и даже необходимость последних формул, когда желают дать себе отчет в способе, которым удерживаются вместе атомы или группы, а следовательно, и тогда, когда желают истолковать многие реакции. Но когда речь идет о телах, сложных но своему составу, то и формулы их обязательно сложные; а в этом случае неуместное пользование ими может повредить ясности изложения" [16].
В ответном письме Бутлеров писал: "Я чрезвычайно доволен, узнав, что Вы разделяете мои взгляды, и должен в то же время добавить что сказанное мною о значении типов Жерара, это — собственно Ваша идея; идея, которую Вы давно высказывали в Ваших работах. Что касается меня, то я убежден, что те из типических формул, которые достаточны для большей части отношений тел, изображают более, ни менее, как их химическое строение или, по крайней мере, наиболее важную часть его. Я убежден, что, развивая идею атомности элементов, мы вынуждены изображать это строение всякий раз, когда тело достаточно изучено...
Я вполне разделяю Ваши оговорки относительно опыта как основы любых соображений о химическом строении; и сама атомность для меня является не чем иным, как обобщением фактов; вот почему я допускаю, например, четырех- и шестиатомность серы в некоторых случаях. Это допущение, по-видимому, не встречает особого благоволения со стороны г-на Эрленмайера, но я должен заметить, что я еще более боюсь стремления придать гипотезам, каковы бы они ни были, слишком абсолютное значение. И в то же время я не сомневаюсь в необходимости создания гипотез и испытания их действительной ценности" [16].
В последнем замечании Бутлерова проявляется его стихийно диалектический подход к общим методологическим вопросам естествознания; это замечание перекликается с мыслью Энгельса о том, что гипотезу нужно считать формой развития естествознания.
Отстаивая жераровское толкование теории типов, Вюрц повел решительную борьбу с ее противниками, среди которых большим авторитетом пользовались Кольбе и Франкланд. Вюрц писал, что типы Н2, Н2О и NН3 не взяты наудачу, как утверждал Кольбе, а выражают три формы соединений, между которыми теория типов устанавливает связь. Вюрц даже сделал попытку еще больше упростить типы воды и аммиака, предлагая рассматривать их как удвоенные и утроенные типы сгущенного водорода. В то же время он справедливо возражал против введения Кольбе искусственного "четырехосложненного углеродного типа". Однако излишняя приверженность к теории типов приводила Вюрца к ошибкам в толковании явления изомерии. Он, например, для бромистого этилена С2Н4Вг2 предсказывал три изомера, в то время как их могло быть только два, о чем и говорил Бутлеров.